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COMANDOS ELÉTRICOS

INDUSTRIAIS

COMANDOS ELÉTRICOS INDUSTRIAIS

APRESENTAÇÃO


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Sumário

SUMÁRIO................................................................................................................................................... 3

1 DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO ............................................................ ........................................ 4 1.1 RELÉS BIMETÁLICOS .................................................. .............................................................. 4

1.2 RELÉS DE SOBRECORRENTE CONTRA CORRENTES DE CURTO-CIRCUITO. .................... 7

1.3 FUSÍVEIS ............................................................. .............................................................. .......... 8 1.3.1 QUANTO AO TIPO DE FUSÍVEIS: ............................................................ ........................... 10 1.3.2 QUANTO A VELOCIDADE DE ATUAÇÃO: ................................. ......................................... 11 1.4 DISJUNTORES ............................................................................................... ........................... 12 1.5 CARACTERÍSTICAS COMPARATIVAS FUSÍVEL-DISJUNTOR. ............................................. 16 2 DISPOSITIVOS DE COMANDOS .................................................................. .............................. 18 2.1 CHAVE DE PARTIDA DIRETA MANUAL (CHAVE FACA) .............................................. ........ 18 2.1.1 CHAVE SECCIONADORA .............................................................................................. ........ 20 2.2 CHAVES ROTATIVAS BLINDADAS .............................................................. ........................... 21 2.3 CHAVES SIMPLES/CHAVES DE IMPULSO ..................................................................... ........ 24 2.4 CHAVES DE IMPULSO ................................................. ............................................................ 25 2.5 BOTÃO DE COMANDO DE FIM DE CURSO: ........................................... .............................. 28 2.6 ASSOCIAÇÕES DE CHAVES .............................................................. ...................................... 28 2.7 SINALIZAÇÃO ................................................................................................ ........................... 29 3 CHAVE MAGNÉTICA OU CONTATOR MAGNÉTICO ................................................................. 30 3.1 COMO FUNCIONA A CHAVE MAGNÉTICA: ................................................................... ........ 31 3.1 CONSTRUÇÃO: ...................................................................................................... ................... 34 3.2 CONTATOR DE POTÊNCIA E CONTATOR AUXILIAR ............................... ........................... 37 3.3 FUNCIONAMENTO DO CONTATOR. .............................................................................. ........ 39 3.4 CONTATORES, CATEGORIAS DE EMPREGO - IEC 947 ........................... ........................... 40 3.5 DURABILIDADE OU VIDA ÚTIL. ........................................... ................................................. 41 4 RELÉS DE TEMPO (TEMPORIZADOR) ................................................ ...................................... 42 4.1 SÍMBOLOS DOS RELÉS .................................................................. ......................................... 44 4.2 RELÉ DE TEMPO ESTRELA-TRIÂNGULO ............................................................................... 44

5 CIRCUITOS DE COMANDOS E FORÇA........................................................... ........................... 46 5.1 INTERTRAVAMENTO .............................................................. ................................................. 48 6 LIGAÇÃO ESTRELA-TRIÂNGULO PARA CARGAS TRIFÁSICAS: ............................................. 51 6.1 ACIONAMENTO E PROTEÇÃO DE MOTORES ....................................................................... 53 6.2 PARTIDAS ................................................................................ ................................................. 53 6.3 PARTIDA EM ESTRELA-TRIÂNGULO .................................................................. ................... 53 7 MOTORES ELÉTRICOS: ................................................................................ .............................. 55 7.1 MOTORES DE CORRENTE CONTÍNUA .......................................................................... ........ 55 7.2 MOTORES DE CORRENTE ALTERNADA ................................................................................ 55 7.3 MOTORES UNIVERSAIS ............................................................................ .............................. 57 7.4 LIGAÇÃO DE MOTORES TRIFÁSICOS ........................................................................... ........ 57 8 INVERSORES DE FREQÜÊNCIA ......................................................................................... ........ 60

8 INVERSORES DE FREQÜÊNCIA ......................................................................................... ........ 61 9 LABORATÓRIO ................................................................. ............................................................ 62 9.1 MOTOR MONOFÁSICO ......................................................................................... ................... 62 9.2 LIGAÇÃO SUBSEQUENTE AUTOMÁTICA DE MOTORES ..................................................... 65 9.3 INVERSÃO DO SENTIDO DE ROTACÃO ............................................................. ................... 66 9.4 LIGAÇÃO DE UM MOTOR TRIFÁSICO EM ESTRELA/ TRIÂNGULO ................................... 67 9.5 COMANDO AUTOMÁTICO PARA DUAS VELOCIDADES (DAHLANDER) ....................... 68 9.6 ESCOLHA DO MOTOR ............................................................ ................................................. 69 9.7 COMANDO AUTOMÁTICO PARA COMPENSADOR COM REVERSÃO ................................. 71 9.8 COMANDO AUTOMÁTICO ESTRELA – TRIÂNGULO COM REVERSÃO .............................. 72 9.9 COMANDO AUTOMÁTICO PARA DUAS VELOCIDADES COM REVERSÃO ......................... 74 10 SIMBOLOGIA ELÉTRICA: ........................................................ ................................................. 75

10.1 SIGLA SIGNIFICADO E NATUREZA .................................................................. ................... 75


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1 DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO

A proteção é uma ação automática provocada por dispositivos sensíveis

a determinadas condições anormais, no sentido de evitar ou limitar danos aum sistema ou equipamento, a proteção também pode ser entendida como umamanobra automática.

A escolha, aplicação e a coordenação seletiva adequadas ao conjunto decomponentes que constituem a proteção de um sistema é um dos aspectosmais importantes da instalação elétrica industrial. A função da proteção é

justamente minimizar os danos ao sistema e seus componentes, sempre queocorrer uma falha no equipamento, no sistema elétrico ou falha humana.

Nessa apostila estudaremos os dois tipos de proteção mais usados nasindústrias. Os dispositivos de proteção contra correntes de curto-circuito,

como: disjuntores e fusíveis. E os dispositivos de proteção contra correntes desobrecarga, como os relés bimetálicos.

1.1 RELÉS BIMETÁLICOS

São construídos para proteção de motores contra sobrecarga, falta defase e tensão. Seu funcionamento é baseado em dois elementos metálicos, quese dilatam diferentemente provocando modificações no comprimento e formadas lâminas quando aquecidas. O material que constitui as lâminas é em suamaioria é o níquel-ferro.

Figura 1 – exemplo de um relé bimetálico


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Esquema de ligação do Relé bimetálico da figura 1:

1. Ajustar a escala à corrente nominal da carga.2. Botão de destravação (azul):

Antes de por o relé em funcionamento, apertar o botão de destravação.O contato auxiliar é ajustado pela fábrica para religamento manual (com

bloqueio contra religamento automático). Comutação para religamentoautomático: apertar o botão de destravação e girá-lo no sentido anti-horário,até o encosto, da posição H (manual) para A (automático).

3. Botão "Desliga" (vermelho). O contato auxiliar abridor será abertomanualmente, se for apertado este botão.

4.

Indicador Lig./Desl - (verde). Se o relé estiver ajustado parareligamento manual, um indicador verde sobressairá da capa frontal seocorrer o disparo (desligamento) do relé. Para religar o relé, apertar o

botão de destravação. Na posição "automático", não há indicação.

5. Terminal para bobina do contator, A2.

Relés de sobrecarga são usados para proteger INDIRETAMENTEequipamentos elétricos, como motores e transformadores, de um possívelsuperaquecimento. O superaquecimento de um motor pode, por exemplo, ser

causado por: Sobrecarga mecânica na ponta do eixo;Tempo de partida muito alto;Rotor bloqueado;Falta de uma fase;Desvios excessivos de tensão e freqüência da rede.

Em todos estes casos citados acima, o incremento de corrente(sobrecorrente) no motor é monitorado em todas as fases pelo relé desobrecarga. Os terminais do circuito principal dos relés de sobrecarga sãomarcados da mesma forma que os terminais de potência dos contatores.

Os terminais dos circuitos auxiliares do relé são marcados da mesmaforma que os de contatores, com funções específicas, sendo o número deseqüência deve ser „9‟ (nove) e, se uma segunda seqüência existir, seráidentificada com o zero. Na figura 1 temos: 95, 96, 97 e 98.

Na figura seguinte temos um exemplo de Relé Bimetálico.


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Figura 2 – Relé Bimetálico SIRIUS da SIEMENS

Existem também os relés para cargas trifásicas, onde existe 3 tiras bimetálicas percorridas direta ou indiretamente pela corrente principal. Depoisdo relé ser acionado, permanecerá na posição “desligado” até que sejaapertado o botão “reset”.

O relé só irá disparar quando a corrente que o percorrer for maior que120 % da corrente nominal, isso é para evitar que pequenas sobrecargasdesliguem o equipamento sem necessidade. Quanto maior a corrente, maisrápida será a atuação do relé.

O tempo de disparo também é influenciado pela temperatura:Trabalhando a frio (temperatura ambiente), o tempo de disparo é 25% maiordo que com o equipamento aquecido (estar sendo circulado por corrente), esseaspecto é importante em relação as descargas periódicas, que acorrem com oequipamento fora de uso, diferentemente do que ocorre com o equipamentoem pleno funcionamento.

Na figura 3 temos um exemplo do interior de um relé bimetálico.

Figura 3 – Esquema interno de um relé bimetálico.


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1.2 RELÉS DE SOBRECORRENTE CONTRA CORRENTES DE CURTO-CIRCUITO.

Esses relés são do tipo eletromagnético, com uma atuação instantânea,

e se compõe com os relés de sobrecarga para criar a proteção total doscomponentes do circuito contra a ação prejudicial das correntes de curto-circuito e de sobrecarga, respectivamente.

A sua construção é relativamente simples em comparação com a dosrelés de sobrecarga (bimetálicos ou eletrônicos), podendo ser esquematizado,como segue:

Figura 4 – Esquema interno de um relé de sobrecorrente.


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A bobina eletromagnética do relé é ligada em série com os demaiscomponentes do circuito.

Sua atuação apenas se dá quando por esse circuito passa a corrente decurto circuito (Ik*), permanecendo inativo perante as correntes nominais(In**) e de sobrecarga (Ir***).

Pelo que se nota, a sua função é idêntica à do fusível, com a diferençade que o fusível queima ao atuar, e o relé permite um determinado número demanobras.

Por outro lado, como o relé atua sobre o mecanismo do disjuntor,abrindo-o perante uma corrente Ik, a capacidade de interrupção depende dodisjuntor, enquanto que, usando fusível em série com o disjuntor, essacapacidade de interrupção depende do fusível.

*Ik = Corrente de curto circuito.**In = Corrente nominal.

***Ir = Corrente de sobracarga.

1.3 FUSÍVEIS

São os elementos mais tradicionais para proteção contra curto-circuitode sistemas elétricos. Sua operação é baseada na fusão do “elemento fusível”,contido no seu interior. O “elemento fusível” é um condutor de pequena seçãotransversal, que sofre, devido a sua alta resistência, um aquecimento maiorque o dos outros condutores, à passagem da corrente.

O “elemento fusível” é um fio ou uma lâmina, geralmente, prata,estanho, chumbo ou liga, colocado no interior de um corpo, em geral de

porcelana, hermeticamente fechado. Possuem um indicador, que permiteverificar se operou ou não; ele é um fio ligado em paralelo com o elementofusível e que libera uma mola que atua sobre uma plaqueta ou botão, oumesmo um parafuso, preso na tampa do corpo. Os fusíveis contém em seuinterior, envolvendo por completo o elemento, material granulado extintor;

para isso utiliza-se, em geral, areia de quartzo de granulometria conveniente.A figura abaixo mostra a composição de um fusível (no caso mais geral).

Figura 5 – interior de um fusível “NH” e montagem de um fusível tipo “D”.


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O elemento fusível pode ter diversas formas. Em função da correntenominal do fusível, ele compõe-se de um ou mais fios ou lâminas em paralelo,com trecho(s) de seção reduzida. Nele existe ainda um ponto de solda, cujatemperatura de fusão é bem menor que a do elemento e que atua porsobrecargas de longa duração.

figura 6 – Fusível tipo “D” e “NH”.

Figura 7 – Interior de um fusível Diazed.

O fusível com o exterior de vidro é muito usado, pois, facilita ainspeção. Durante o desligamento (queima do fusível), ocorre um arcovoltaico entre os pontos do circuito que se separam, ocasionado pela ionizaçãodo meio. Este arco representa um perigo por poder ocasionar fogo. Para evitaresse risco o elo fusível deve ser envolto por um elemento isolante (vidro,cerâmica etc.), e deve haver também um material extintor (normalmente areia

ou cristais de sílica) internamente ao fusível. Quanto maior a corrente que o percorre, menor deve ser o tempo de desligamento do fusível.


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1.3.1 QUANTO AO TIPO DE FUSÍVEIS:

NH - Usados em circuito de alta potência e conectados por encaixe, comferramenta própria (punho) para proteção do operador;

Figura 8 – Exemplo de fusível NH.

DIAZED - Usados em circuitos baixa potência e conectados através do porta-fusível que se monta por rosca. O próprio suporte do fusível protege ooperador contra choque elétrico.

Figura 9 – Exemplo de fusível Diazed e sua montagem.


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1.3.2 QUANTO A VELOCIDADE DE ATUAÇÃO:

RÁPIDOS: Estes tipos são os que têm atuação mais rápida.Ex. Micro fusíveis para ligação em Circuitos Impressos.

Figura 10 – Exemplo de fusíveis usados em circuitos eletrônicos.

Ex2. Fusível SITOR.

Figura 11 – Exemplo de fusíveis de potência e alta velocidade.

RETARDOS: Fusíveis para circuitos de motores elétricos e decapacitores. Não se rompem durante os picos de corrente de partida.

Se a corrente for muito maior que oito vezes a normal o fusível passa a

agir tão rápido quanto um de ação rápida.


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1.4 DISJUNTORES

O disjuntor é um dispositivo que, entre outros, é capaz de manobrar ocircuito nas condições mais críticas de funcionamento, que são as condições

de curto-circuito. Ressalte-se que apenas o disjuntor é capaz de manobrar ocircuito nessas condições, sendo que, interromper é ainda atributo dosfusíveis, que porém não permitem uma religação.

A manobra através de um disjuntor é feita manualmente (geralmente por meio de uma alavanca) ou pela ação de seus relés de sobrecarga (como bimetálico) e de curto-circuito (como eletromagnético). Observe nesse pontoque os relés não desligam o circuito: eles apenas induzem ao desligamento,atuando sobre o mecanismo de molas, que aciona os contatos principais.

É válido mencionar que para disjuntor de elevadas correntes nominais,os relés de sobrecorrentes são constituídos por transformadores de corrente e

módulo eletrônico que irá realizar a atuação do disjuntor por correntes desobrecargas, correntes de curto-circuito com disparo temporizado einstantâneo e até disparo por corrente de falha à terra.

Assim, podemos concluir que os disjuntores não protegem o sistema, pois são dispositivos de comando, destinados a abrir o circuito somente.Quem atua como proteção são os relés em seu interior, com ligação direta como mecanismo disjuntor. Esses relés podem ser do tipo térmicos ou magnéticos.Os térmicos apresentam bimetais destinados as sobrecorrente (sobrecargas),enquanto os eletromagnéticos são mais eficazes à proteção de curto-circuito eas tensões anormais.

Diversos são os tipos de disjuntores de baixa tensão utilizados.Citaremos alguns tipos, com suas respectivas curvas características.

Figura 12 – Interior de um disjuntor QUICK LEG.


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Figura 13 – Interior e gráfico de um disjuntor industrial 3WN.


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Figura 14 – Interior e gráfico de um disjuntor de motores 3VL.


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Figura 15 – Interior e gráfico de um disjuntor 5SX


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1.5 CARACTERÍSTICAS COMPARATIVAS FUSÍVEL-DISJUNTOR.

Disjuntor e fusível exercem basicamente a mesma função: ambos têmcomo maior e mais difícil tarefa, interromper a circulação da corrente de

curto-circuito, mediante a extinção do arco que se forma. Esse arco seestabelece entre as peças de contato do disjuntor ou entre as extremidadesinternas do elemento fusível. Em ambos os casos, a elevada temperatura quese faz presente leva a uma situação de risco que podemos assim caracterizar:

• A corrente de curto-circuito (Ik) é a mais elevada das correntes que pode vir a circular no circuito, e como é bem superior à corrente nominal, só pode ser mantida por um tempo muito curto, sob pena de danificar ou mesmodestruir componentes de um circuito. Portanto, o seu tempo de desligamentodeve ser extremamente curto.

• Essa corrente tem influência tanto térmica (perda joule) quanto

eletrodinâmica, pelas forças de repulsão que se originam quando essa correntecircula entre condutores dispostos em paralelo, sendo por isso mesmo, fator dedimensionamento da seção condutora de cabos.

• O seu valor é calculado em função das condições de impedância do

sistema, e é por isso variável nos diversos pontos de um circuito. De qualquermodo, representa em diversos casos até algumas dezenas de quilo-ampéresque precisam ser manobrados, seja pela atuação de um fusível, seja pelodisparo por um relé de curto-circuito que ativa o mecanismo de abertura doscontatos do disjuntor.

• Entretanto, existem algumas vantagens no uso do fusível, e outras

usando disjuntor.Vejamos a tabela comparativa, perante a corrente de curto-circuito Ik.

Tabela 1 – Diferenças entre fusíveis e disjuntores


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A confiabilidade de operação do fusível ou disjuntor é assegurada pelaconformidade das normas vigentes e referências do fabricante quanto ascondições de operação e controle, podemos traçar um paralelo entre disjuntore fusível, como segue:

Tabela 2 – Diferenças entre fusíveis e disjuntores


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2 DISPOSITIVOS DE COMANDOS

CONCEITO:

EQUIPAMENTOS CAPAZES DE EXECUTAR A INTERLIGAÇÃOE DESLIGAMENTO DE PONTOS ENTRE OS QUAIS CIRCULARÁCORRENTE QUANDO INTERLIGADOS.

A compreensão de um sistema de acionamento e proteção merece muitaatenção, pois dela dependem a durabilidade do sistema e o funcionamentocorreto dos equipamentos a serem acionados.

Os dispositivos de comandos ou chaves, empregados em circuitoselétricos de baixa tensão, são dos tipos mais variados e com características defuncionamento bem distintas. Essa diversidade é conseqüência das funções

específicas que cada dispositivo deve executar, dependendo de sua posição nocircuito.

Um dos critérios mais utilizados é o que classifica as chaves segundosua capacidade de ruptura, isto é, da corrente ou potência que as mesmas sãocapazes de comandar.

2.1 CHAVE DE PARTIDA DIRETA MANUAL (CHAVE FACA)

É o método mais simples, em que não são empregados dispositivosespeciais de acionamento. A chave de comando direto existe em grandenúmero de modelos e diversas capacidades de corrente, sendo a chave faca amais simples.

Para uma maior segurança são utilizadas apenas para comandarequipamentos de pequenas correntes. Ex. Motores sem carga (a vazio),circuitos de sinalização e dispositivos de baixa potência.

Figura 16 – Chave de Partida direta manual tri polar ou chave faca tri polar.


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NA NFsímbolos

A base é isolante e normalmente feita de mármore, as chaves podem sersimples (vide figura 13) ou com reversão, nesse caso existe mais um banco de

bornes na parte inferir. Por representar riscos ao operador seu uso é restrito edeve ser evitado.

Chave: É também denominado contato. Tem a função de conectar edesconectar dois pontos de um circuito elétrico.

A chave tem dois terminais: um deve ser ligado à fonte (ou gerador) eoutro ligado à carga (ou receptor). É feita de metal de baixa resistência elétrica

para não atrapalhar a passagem de corrente e alta resistência mecânica, demodo a poder ligar e desligar muitos milhares de vezes. A estrutura metálicatem área de secção transversal proporcional à corrente que comandam: quantomaior for a corrente que se deseja comandar, maiores são as superfícies decontato e maior a chave. O valor de corrente a ser comandada tambéminfluencia na pressão de contato entre as partes móveis do contato: maiores

correntes exigem maiores pressões de contato para garantir que a resistênciano ponto de contato seja a menor possível.A separação dos contatos na condição de desligamento deve ser tanto

maior quanto maior for a tensão para a qual o contato foi produzido.A velocidade de ligação ou desligamento deve ser a mais alta possível,

para evitar o desgaste provocado pelo calor proveniente do arco voltaico, provocado no desligamento quando a carga for indutiva.

O contato pode ser do tipo com trava (por exemplo, o tipo alavancausado nos interruptores de iluminação) e também pode ser do tipo de impulso,com uma posição normal mantida por mola e uma posição contrária mantidaapenas enquanto durar o impulso de atuação do contato. Nesse caso se chamafechador ou abridor conforme a posição mantida pela mola.

Fechador: Também chamado ligador, é mantido aberto por ação deuma mola e se fecha enquanto acionado. Como a mola o mantém aberto éainda denominado normalmente aberto (ou NA ou do inglês NO).

Abridor ou ligador: é mantido fechado por ação de uma mola e se abreenquanto acionado. Como a mola o mantém fechado, é chamado também denormalmente fechado (ou NF, ou do inglês NC).

Figura 17 – Simbologia de chaves


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O contato pode ter diversos tipos de acionamento, como por exemplo, por botão, por pedal, por alavanca, por chave (chave de tranca), por rolete porgatilho, ou ainda por ação do campo magnético de uma bobina (eletroímã),formando neste último caso um conjunto denominado contator magnético ouchave magnética.

A seguir estão os símbolos de contatos acionados por botão (os dois àesquerda), e por rolete.

Obs. Considere todos os contatos nessa apostila com atuação da esquerda paraa direita quando verticais (como os acima), e de cima para baixo quandohorizontais.

2.1.1 CHAVE SECCIONADORA

Figura 18 – Exemplo de Chave seccionadora e esquema interno.


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É um dispositivo que tem por função a manobra de abertura oudesligamento dos condutores de uma instalação elétrica. A finalidade principaldessa abertura é a manutenção da instalação desligada.

A chave seccionadora deve suportar, com margem de segurança, atensão e corrente nominais da instalação, isso é normal em todos os contatoselétricos, mas nesse caso se exigem melhor margem de segurança.

A seccionadora tem, por norma, seu estado -ligada ou desligada-visível externamente com clareza e segurança.

Esse dispositivo de comando é construído de modo a ser impossívelque se ligue (feche) por vibrações ou choques mecânicos, só podendo

portanto ser ligado ou desligado pelos meios apropriados para tais manobras. No caso de chave seccionadora tripolar, esta deve garantir o

desligamento simultâneo das três fases.As seccionadoras podem ser construídas de modo a poder operar:

Sob carga - então denominada interruptora. A chave é quemdesligará a corrente do circuito, sendo por isso dotada de câmarade extinção do arco voltaico que se forma no desligamento e deabertura e fechamento auxiliados por molas para elevar avelocidade das operações.

Sem carga – neste caso o desligamento da corrente se fará poroutro dispositivo, um disjuntor, de modo que a chave só deveráser aberta com o circuito já sem corrente. Neste caso aseccionadora pode ter uma chave NA auxiliar que deve desliga o

disjuntor antes que a operação de abertura da chave sejacompletada.Com operação apenas local.Com operação remota, situação na qual sua operação émotorizada.

2.2 CHAVES ROTATIVAS BLINDADAS

Existem vários tipos de chaves blindadas, cada uma para um tipo deaplicação, mas todas são dotadas de um mecanismo de desligamento, que éem sua maioria uma mola colocada sob tensão mecânica. Esta mola étencionada no momento do acionamento e retorna a posição normal quandodesacionada, fazendo com isso que os contatos móveis também sejamdeslocados simultaneamente. A velocidade de abertura/fechamento é funçãoúnica do mecanismo de desligamento, esse é o item mais importante nas

chaves blindadas, pois, já tem definida pelo fabricante sua capacidade deruptura e seu valor é praticamente inalterado.


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Essas chaves são largamente usadas na indústria, seja em painéiselétricos, seja para acionamento de motores de pequena potência. Os tiposmais comuns são: Liga/Desliga, Reversora de rotação e PartidaEstrela/Triângulo.

As figuras a seguir ilustram alguns exemplos de chaves.

Figura 19 – Exemplos de chaves Rotativas blindadas.

As tabelas abaixo demonstram o esquema de ligação de alguns tipos de

chaves, fornecido pelo fabricante.Tabela 3 – Exemplos de Chaves blindadas


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Descrição Programa Ângulo

deManopla

Formato Grupo Nº deCelas

T-W3 (Tri-

Polar)

ReversoraLigaçãoDireta

60º

10 D0

3

16

203240

D1

5063

100

D2

T-WR2 (Bi-Polar)

Reversoracom RetornoAutomático

para Posição

"O" LigaçãoDireta

45º

10

D0

2

30º

16203240

D1

50

63100

D2

T-WR3 (Tri-Polar)

Revorsoracom RetornoAutomático

para Posição"O" Ligação

Direta

45º

10

D0

3

30º

16203240

D1

5063

100

D2

T-SD

EstrelaTriânguloLigaçãoDireta

60º

10

D0

4

16

203240

D1

5063

100

D2

T-SDW

Estrela

TriânguloSeletoraLigaçãoDireta

60º

10

D0

4

16

20

32

40

D1

50

63

100

D2


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2.3 CHAVES SIMPLES/CHAVES DE IMPULSO

Dispositivo que na condição aberta, satisfaz as exigências de distânciade isolação especificadas, e que podem ligar, mas não interromper correntesde curto-circuito. Assim, podemos considerar que devem satisfazer osseguintes preceitos:

TENSÃO: QUANDO ABERTAS AS CHAVES FICAMSUBMETIDAS A UM ALTO VALOR DE TENSÃO E DEVEM SUPORTÁ-LO SEM PERMITIR FLUXO DE CARGAS.

CORRENTE: QUANDO FECHADAS AS CHAVES DEVEMCONDUZIR A CORRENTE DO CIRCUITO COMANDADO SEM SUPERAQUECER NEM PROVOCAR QUEDA DE TENSÃO.

VELOCIDADE DE OPERAÇÃO: QUANTO MAIS RÁPIDO ACHAVE SE ABRIR OU FECHAR, MENOR SERÁ A POSSIBILIDADE DEPRODUÇÃO DE RESISTÊNCIA NOS PONTOS DE CONTATO ECONSEQUENTEMENTE MENOR SERÁ A QUEDA DE TENSÃOPRODUZIDA E O CALOR.

NÚMERO DE OPERAÇÕES: INDICA A QUANTIDADE DEOPERAÇÕES QUE A CHAVE PODE EXECUTAR ATÉ QUE SEDESTRUA.

Figura 20 – Estrutura básica de uma chave.

Parte metálica

fixa

Botão (material isolante)

ContatoParte metálicafixa

Base (material isolante)

Parafuso de conexão

ESTRUTURA BÁSICA DAS CHAVES


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2.4 CHAVES DE IMPULSO

São chaves de duas posições: uma dessas posições é mantida peloacionamento e apenas enquanto durar o acionamento. A outra, chamada

posição de repouso, é mantida por algum método próprio da chave, como umamola, por exemplo.Conforme a posição de repouso, a chave recebe uma denominação

específica:Quando a mola mantém a chave aberta, esta última se chama

normalmente aberta ou NA;Quando a mola mantém a chave fechada, esta última se chama

normalmente fechada ou NF.As figuras abaixo representam os dois tipos de chaves do impulso.

Figura 21 – Chave NA.

Figura 22 – Chave NF.

Na página seguinte temos as imagens de alguns tipos de botoeiras

simples e de pulso, assim como algumas especificações do fabricante.


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Figura 23 – Chaves NF e NA

Características Gerais:

Normas: GB14048.5-1993, IEC 60947.5.1, EN 60947.5.1Material: com alta resistência: mecânica, ao calor e elétrica, auto-extinguívelVOEsquema de Contatos: Segundo CENELEC - 50013Grau de Proteção: IP 40 (IP 66 com capa de prote

Limite de Temperatura:Funcionamento - de -25ºC ~ +70ºCArmazenagem - de -40ºC ~ +70ºC


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Figura 24 – Especificações técnicas de alguns tipos de botões.


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2.5 BOTÃO DE COMANDO DE FIM DE CURSO:

Botão acionado mecanicamente para sinalização, comando e limitaçãode curso. O miolo da botoeira é que contém os contatos e os terminais do

dispositivo fim de curso.2.6 ASSOCIAÇÕES DE CHAVES

SÉRIE

Associadas em série entre si às chaves só permitem o acionamento dacarga ligada a elas (em série, é claro) se todas estiverem fechadas. Uma chaveligada em série com outras garante através de sua abertura o desligamento dacarga.

”A carga só se ligará se todas as chaves estiverem fechadas”,executando uma lógica chamada lógica E.

Figura 25 – Circuito com ligações de chaves em série.

PARALELO

Associadas em paralelo entre si as chaves acionam a carga (ligada aelas em série é claro), desde que pelo menos uma chave esteja fechada. Uma

chave ligada em paralelo com outras garante através de seu fechamento aligação da carga.

”A carga só se desligará se todas as chaves estiverem abertas”,executando uma lógica chamada lógica OU.

M

R

S1

S2


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Símbolo

Figura 26 – Circuito com ligações de chaves em paralelo.

2.7 SINALIZAÇÃO

Para a sinalização de eventos usam-se lâmpadas, buzinas e sirenes.

As lâmpadas, são usadas para sinalizar tanto situações normais quantoanormais, tendo uma cor referente a cada tipo de ocorrência.

Figura 27 – Símbolo de lâmpada.

Cor Significado Explicação

Amarela Atenção Condições normais em alteração

Vermelha Perigo Situação que exige intervençãoimediata, como altas temperaturas ou

pressões;

Carga ligada

Verde Segurança;

Circuitodesligado;

Temperatura ou pressões normal;

Carga pronta para ser acionada;

Branca ou azul Informação Qualquer significado não simbolizado pelas outras cores

Tabela 4 – Cores e significados de lâmpadas.

M

R

S1 S2


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30

As buzinas e sirenes são usadas apenas para sinalizar condições deemergência, como vazamentos de gases, ou ainda para informações em localonde a sinalização visual seja insuficiente.

Figura 28 – Símbolo de buzina ou sirene.

3 CHAVE MAGNÉTICA OU CONTATOR MAGNÉTICO

Contator é um dispositivo eletromagnético que liga e desliga o circuitodo motor. Usado de preferência para comandos elétricos automáticos àdistância. É constituído de uma bobina que quando alimenta cria um campomagnético no núcleo fixo que por sua vez atrai o núcleo móvel que fecha ocircuito. Cessando alimentação da bobina, desaparece o campo magnético,

provocando o retorno do núcleo através de molas, conforme figura abaixo.

Figura 29 – Esquema interno de um contator.

O contator, que é de acionamento não manual por definição, pode serdo tipo “de potência“ e “auxiliar“, e normalmente tripolar, por ser usado em

redes industriais que são sobretudo trifásicas.


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31

+ +

O seu funcionamento se dá perante condições nominais e de sobrecarga previstas, sem porém ter capacidade de interrupção para desligar a corrente decurto-circuito.

O acionamento é feito por uma bobina eletromagnética pertencente ocircuito de comando, bobina essa energizada e desenergizada normalmenteatravés de uma botoeira liga-desliga, estando ainda em série com a bobina docontator um contato pertencente ao relé de proteção contra sobrecargas, dotipo NF ( Normalmente Fechado ).

Esse contato auxiliar, ao abrir, interrompe a alimentação da bobinaeletromagnética, que faz o contator desligar.

Fusíveis colocados no circuito de comando fazem a proteção perantesobrecorrentes.

3.1 COMO FUNCIONA A CHAVE MAGNÉTICA:

A chave magnética compõe-se de:

BOBINA FERRAGEM (PARTE FIXA E PARTE MÓVEL) CHAVES (PARTE FIXA E PARTE MÓVEL)

A BOBINA, ENERGIZADA, GERA UM CAMPO MAGNÉTICO

Figura 30 – Campo magnético gerado pela circulação de corrente na bobina.

O campo magnético é concentrado pela parte fixa do entreferro, na qualé fixada a bobina e a parte fixa das chaves.


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32

+

+

+PARTES FIXAS

PARTES MÓVEIS

Figura 31 – Campo magnético circulando pelo entreferro.

O campo magnético produzido na bobina quando energizada, éconcentrado pela parte fixa do entreferro, na qual é fixada a bobina e a partefixa das chaves.

O campo magnético, concentrado, atrai a parte móvel do entreferro naqual se prende a parte móvel das chaves.

Quando se unem a parte móvel com a parte fixa há o acionamento daschaves.

Quando se unem a parte móvel com a parte fixa há também umaconcentração ainda maior do campo magnético, aumentando a indutância e

reduzindo a corrente elétrica caso a tensão aplicada seja alternada.Este efeito provoca uma maior velocidade de acionamento das chaves

magnéticas acionadas por tensão alternada se comparada a daquelas acionadas por tensão contínua.

Figura 32 – A bobina dezenergizada os contatos ficam abertos.

A intensidade de corrente de acionamento da (bobina) chave magnética

é muito menor que a corrente possível de ser comandada pelas suas chaves.


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33

+

Por este fato com um dispositivo (chave/botoeira), uma pequenacorrente pode energizar a bobina, que ativará suas chaves, que podemcomandar uma alta potência como de um motor.

Ex. figura abaixo:

Figura 33 – A bobina energizada atrai os contatos.

A seguir vê-se o símbolo de uma chave magnética com a identificaçãotípica das chaves: os terminais do eletroímã são identificados por letras, emgeral a1 e a2 ou a e b, e os terminais das chaves são identificados comnumeração.

O número de chaves do contator é bem variado dependendo do tipo. Deacordo com o fim a que se destinam, as chaves do contator recebemdenominações específicas:

Chaves principais: São mais robustas e destinam-se a comandar altosvalores de corrente típicos de motores e outras cargas. São sempre do tipo

NA. Sua identificação se faz com números unitários de 1 as 6.

Chaves auxiliares: Bem menos robustas, se prestam a comandar as baixas correntes de funcionamento dos eletroímãs (bobinas) de outras chavesmagnéticas, lâmpadas de sinalização ou alarmes sonoros. As chaves auxiliares

podem ser do tipo NA ou NF.

A identificação das auxiliares se faz com dezenas de final 3 e 4 para as NA e com 1 e 2 para as dotipo NF. Essas numerações podem apareceridentificando terminais de contatos mesmo que não sejam operados por chavemagnética e sim por botão ou rolete por exemplo.

Figura 34 – Terminais de um contator.

b

a 13

14 24

23 33

34

41

42

1

4 5

2 3

6


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34

O eletroímã (formado por bobina e entreferro) da chave magnéticadeve ser ligado à tensão nominal e obedecendo ao tipo: CA ou CC.

3.1 CONSTRUÇÃO:

Cada tamanho de contator tem suas particularidades construtivas.Porém, em termos de componentes e quanto ao princípio de funcionamento,são todos similares ao desenho explodido que segue, e cujos componentes

estão novamente representados na ilustração seguinte.

CONTATOR DE POTÊNCIA.Desenho explodido

Um eletroímã feito para operar em CC, se for ligado em CA de valorsuficiente para acioná-lo ficará superaquecido no entreferro por causa do

alto valor da corrente de Foucaut induzida no entreferro. No caso doeletroímã de CA, o entreferro é laminado para evitar essas correntes e no deCC o entreferro é maciço.

Um eletroímã de CA, caso seja ligado em CC (com mesmo valor detensão de CA) ficará superaquecido no eletroímã pela alta corrente, já queem CC só haverá resistência enquanto em CA há resistência e reatânciaindutiva.

O eletroímã alimentado por CC gera alto valor de tensão de auto-indução e isso provoca suavidade na ligação e um arco voltáico na chave que

o comanda, durante o desligamento, bem maior que em CA. Este arco nodesligamento exige alguns cuidados para diminuir os seus efeitosdestrutivos.


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35

Figura 35 – Componentes de um contator de potência.

Figura 36 – Componentes de um contator de potência.


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36

Figura 37 – Análise e substituição dos contatos de contatores.


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37

b

a13

14 24

23 33

34 42127V

S1 carga

3.2 CONTATOR DE POTÊNCIA E CONTATOR AUXILIAR

Alguns contatores magnéticos são construídos apenas com contatos dealta potência, quando então se denominam chaves (ou contatores) de potência.

Há também contatores magnéticos que só possuem chaves auxiliares sendo por isso chamados de contatores (ou chaves) auxiliares.

O contator tem diversas aplicações, entre elas:

INVERSÃO DE LÓGICA: usa-se uma chave ou contato NF acionado pelocontator para acionar uma carga e isso provoca uma inversão na lógica defuncionamento da chave ou contato que comanda o eletroímã do contator.

No exemplo, a chave 1 é NA, porém a carga será acionada (pela chave41-42) como se a chave S1 fosse NF pois sempre que a mesma estiver em

repouso a carga estará acionada e quando a chave S1 estiver acionada a cargaestará desligada. Caso a chave 1 fosse NF a carga ficaria acionada como se achave fosse NA, ligando-se e desligando-se juntamente com a mesma.

Figura 38 – Esquema de inversão lógica.

MULTIPLICAÇÃO DE CONTATOS: com uma única chave pode-seacionar o contator, que pode ter várias chaves, que ligarão (NA) ou desligarão(NF) os circuitos que estiverem ligados através dessas chaves, permite queuma única chave opere diversos circuitos simultaneamente, como visto no

exemplo abaixo onde S1 liga o eletroímã que por sua vez aciona três cargas.

Figura 39 – Esquema de multiplicação de contatos.

cargas b

a 13

14 24

23 33

34

41127VCA

S1


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38

b

a

13

14 24

23 33

34

41

42

127VCA

S1 cargas

S2 K1

K1

MEMORIZAÇÃO DE ACIONAMENTO: Através de uma das chaves(então chamada chave ou contato de selo ou de auto-retenção) pode-se mantero contator acionado após um acionamento momentâneo da chave que oacionou .

Figura 40 – Esquema de memorização de acionamento.

Após se acionar a chave S1 as cargas ficarão acionadas como se achave se mantivesse acionada, pois o contato 13-14 manterá o contatoracionado mesmo após a abertura da chave 1, até que a alimentação do contatorseja desfeita, o que pode ser feito pela abertura de um contato NF, inserido emsérie com o eletroímã, como o S2 no diagrama visto a seguir.

O botão 1 aciona o contator que se mantém por selo. O botão 2desliga o contator.

Figura 41 – Esquema de memorização de acionamento com chave NF S2.

b

a 13

14 24

23 33

34

41

42

127VCA

S1


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39

3.3 FUNCIONAMENTO DO CONTATOR.

Conforme definido e comentado anteriormente, o contator é umdispositivo de manobra não manual e com desligamento remoto e automático,

seja perante sobrecarga (através do relé de sobrecarga) seja perante curto-circuito (através de fusíveis).Quem liga e desliga o contator é a condição de operação de uma bobina

eletromagnética, indicada por (2) no desenho em corte, abaixo.Essa bobina, no estado de desligado do contator, ou seja, contato fixo

(4) e contato móvel (5) abertos, também está desligada ou desenergizada.Quando, por exemplo, através de uma botoeira a bobina eletromagnética éenergizada, o campo magnético criado e que envolve o núcleo magnético fixo(1), atrai o núcleo móvel (3), fazendo com que se desloque o suporte decontatos com os contatos principais móveis (5), assim encontram os contatos

principais fixos (4), fechando o circuito.Estando o contator ligado (a bobina alimentada), e havendo uma

condição de sobrecarga prejudicial aos componentes do sistema, o relé de proteção contra sobrecarga (bimetálico ou eletrônico) interromperá umcontato NF desse relé, que está em série com a bobina do contator, no circuitode comando. Com a abertura do contato é desenergizada a bobinaeletromagnética, o contator abre e a carga é desligada.

Para efeito de religação, essa pode ser automática ou de comandoremoto, dependendo das condições a serem atendidas pelo processo produtivoao qual esses componentes pertencem.

Além dos contatos principais, um contator possui contatos auxiliaresdos tipos NA e NF, em número variável e informado no respectivo catálogodo fabricante. (Lembrando: NA significa Normalmente Aberto e NF,

Normalmente Fechado).As peças de contato têm seus contatos feitos de metal de baixo índice

de oxidação e elevada condutividade elétrica, para evitar a criação de focos deelevada temperatura, o que poderia vir a prejudicar o seu funcionamento.

Nesse sentido, o mais freqüente é o uso de liga de prata.

Figura 42 – Interior de um Contator.


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40

3.4 CONTATORES, CATEGORIAS DE EMPREGO - IEC 947

AC - 1 Cargas não indutivas ou de baixa indutividade ResistoresAC - 2 Motores com rotor bobinado (anéis)

Partida com desligamento na partida e regime nominalAC - 3 Motores com rotor em curto-circuito (gaiola)Partida com desligamento em regime nominalAC - 4 Motor com rotor em curto-circuito (gaiola)Partida com desligamento na partida, partida cominversão de rotação, manobras intermitentesAC - 5a Lâmpadas de descarga em gás(fluorescentes, vapor de mercúrio, vapor de sódio)AC - 5b Lâmpadas incadescentesAC - 6a Transformadores

AC - 6b Banco de capacitoresAC - 7a Cargas de aparelhos residenciais ou similares de baixa indutividadeAC - 7b Motores de aparelhos residenciaisAC - 8 Motores-compressores para refrigeração com proteção de sobrecargaDC - 1 Cargas não indutivas ou de baixa indutividade ResistoresDC - 3 Motores de derivação ( shunt)Partidas normais, partidas com inversão de rotação, manobras intermitentes,frenagemDC - 5 Motores sériePartidas normais, partidas com inversão de rotação, manobras intermitentes,frenagemDC - 6 Lâmpadas incandescentes

Contatores auxiliares, categorias de emprego - IEC 947

Corrente alternada Especificação das cargasAC - 12 Cargas resistivas e eletrônicasAC - 13 Cargas eletrônicas com transformador de isolaçãoAC - 14 Cargas eletromagnéticas = 72 VAAC - 15 Cargas eletromagnéticas > 72 VACorrente contínua Especificação das cargasDC - 12 Cargas resistivas e eletrônicasDC - 13 Cargas eletromagnéticasDC - 14 Cargas eletromagnéticas com resistores de limitação


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41

3.5 DURABILIDADE OU VIDA ÚTIL.

A durabilidade é expressa segundo dois aspectos: a mecânica e aelétrica.

A durabilidade mecânicas é um valor fixo, definido pelo projeto e pelascaracterísticas de desgaste dos materiais utilizados. Na prática, o seu valor éde 10 a 15 milhões de manobras, para contatores de pequeno porte. Dequalquer modo, o valor correspondente está indicado no catálogo dofabricante.

A durabilidade elétrica, ao contrário, é um valor variável, função dafreqüência de manobras da carga á qual o contator está sujeito, ao númerototal de manobras que o contator é capaz de fazer, a sua categoria de empregoe aos efeitos do arco elétrico, que dependem da tensão e da corrente elétricas.

Normalmente, perante condições de desligamento com corrente

nominal na categoria de emprego AC-3, esse valor varia de 1 a 1,5 milhão demanobras.

Tabela 4 – Defeitos X Causas.


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42

4 RELÉS DE TEMPO (TEMPORIZADOR)

São temporizadores para controle de tempos de curta duração.

Utilizados na automação de máquinas e processos industriais, especialmente

em sequenciamento, interrupções de comandos e em chaves de partida.

No painel desse relé se encontra um botão pelo qual se seleciona o

tempo de retardo.

Figura 43 – Exemplo de Relé Temporizado.

RETARDADO NA ENERGIZAÇÃO – Esse tipo atua suas chaves

um tempo após a ligação, ou energização do relé e as retorna ao repouso

imediatamente após seu desligamento ou desenergização.

RETARDADO NA DESENERGIZAÇÃO – Este atua as chavesimediatamente na ativação, porém estas chaves só retornam ao repouso um

tempo após a desativação. Não foi usado o termo energização e sim ativação

por que existe um tipo de temporizador na desenergização que constantemente

energizado e na realidade sua ativação e desativação se fazem por intermédio

da interligação e do desligamento respectivamente de dois terminais

específicos.


43/86

43

bobina Chaves NA e NF

C1

G

a2

a1

C1

C1

C1B1

B2

T1

C1

T1

T t=6s

T=1sT=2sT=3sT=4sT=5sT=6s

contatos do relé acionados

relé acionado

Gráficos de acionamento x tempo, das bobinas e dos contatos dos relés

temporizados.

SIMBOLOGIA:

CIRCUITO:

bobina

tempoContatos

tempo

t

bobina

tempoContatos

tempo

t

Retardo na energização

Retardo na desenergização


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44

4.1 SÍMBOLOS DOS RELÉS

Alguns relés têm simbologia própria como é o caso dos temporizadores

e dos de sobre corrente térmicos.As chaves desses relés quando separadas de seu atuador também têm

símbolos específicos.

Figura 44 - Símbolo de Relé Temporizado com retardo na energização.

Figura 45 - Símbolo de Relé Temporizado com retardo na desenergização.

Figura 46 - Símbolo de Relé Térmico.

4.2 RELÉ DE TEMPO ESTRELA-TRIÂNGULO

Especialmente fabricado para utilização em chaves de partida estrela-triângulo. Este relé possui dois contatos reversores e dois circuitos detemporização em separado, sendo um de tempo variável para controle do

contator que executa a conexão estrela, e outro, com tempo pré-estabelecido efixo (100ms) para controle do contator que executa a conexão triângulo.

15

16

b

a 18 18

15

16

15

16 18

15

16

b

a 18

18

15

16

15

16 18


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45

FUNCIONAMENTO

Após aplicada tensão nominal aos terminais A1 e A2, o contato desaída da etapa de temporização estrela comuta (15 – 18). Após decorrida a

temporização selecionada (0 a 30s), o contato de saída da etapa estrela retornaao repouso (15 – 16), principiando então a contagem do tempo fixo (100ms), aofim do qual é atuado o contato de saída da etapa triângulo (25 – 28).

Figura 47 - Relé Temporizado estrela-triângulo.


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46

5 CIRCUITOS DE COMANDOS E FORÇA

SISTEMAS SIMPLES DE COMANDOS

Comando de motor trifásico com botão de retenção mecânica.

DIAGRAMA DE COMANDOS OU CIRCUITO DE COMANDOS

CIRCUITO DE FORÇA OU DIAGRAMA DE FORÇA OU DIAGRAMAPRINCIPAL

a2

a1

C1

B1

F

N

M1

3~

F1 F2 F3

C1


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47

Comando de motor trifásico com auto-retenção, sinalização eproteção por relé térmico.

DIAGRAMA DE COMANDO

CIRCUITO DE FORÇA

a2

a1

C1

C1 C1

C1B1

R1

F

N

M1

3~

F1 F2 F3

C1

R1


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48

5.1 INTERTRAVAMENTO

Nos meios de conhecimento de eletrotécnica o termo intertravamentodesigna a forma de interdependência entre chaves magnéticas mostrado no

SISTEMA 5, visto a seguir. No entanto em instrumentação e automação intertravamento designaqualquer forma de dependência de um sistema em função de outro.

Uma bomba d‟água não se diz intertravada com as chaves de nível quetêm a função de ligá-la e desligá-la. Mas se houver uma chave de nível muitoalto com função de alarme e que também, em função secundária, desliga ouliga tal bomba então se diz que a bomba está intertravada com a chave denível muito alto.

SISTEMA 1

Por ação da chave c1-1, a chave magnética c2 só poderá ser ligada (por b3)caso a c1 esteja ligada. Mesmo depois de ligada, a chave magnética c2 sedesligará (por ação de c1-1) se c1 for desligado (por b2).

G

a2

a1

C1

C1C1

C1

B1

B2

a2

a1

C2

C2C2

B3

B

C2

C1-1


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49

SISTEMA 2

Por ação da chave c1-1, a chave magnética c2 só poderá ser ligada caso a c1eteja ligada. Depois de ligada, entretanto a chave magnética c2 independe dachave magnética c1.

SISTEMA 3

Por ação da chave c1-1, a chave magnética c2 só poderá se manter ligada casoa c1 esteja ligada. Entretanto a chave magnética c2 pode (por b3) ser ligadaindependentemente do estado da chave magnética c1.

C2

G

a2

a1

C1

C1C1

C

B1

B2

a2

a1

C2

C2C2

B3

B4

C1-1

C2

G

a2

a1

C1

c1C1

C

B1

B2

a2

a1

C2

C

C

B3

B4

C1-1


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50

SISTEMA 4

Por ação das chaves c2-1 e c1-1, as chaves magnéticas só poderão ser ligadasindividualmente, sendo necessário que se desligue (por b2 ou b4) a que estiverligada para poder ligar (por b1 ou b3) a outra.

SISTEMA 5

Por ação das chaves c2-1 e c1-2, as chaves magnéticas só se manterão ligadascaso sejam simultaneamente acionadas (por b1 e b3)

C2

a2

a1

C1

C1B1

B2

a2

a1

C2

B3

B4

C1-1C2-1

C2

a2

a1

C1

C1B1

B2

a2

a1

C2

B3

B4

C1-2-


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51

1

4

2

5

3

6

1

4

2

5

6

3

6 LIGAÇÃO ESTRELA-TRIÂNGULO PARA CARGAS TRIFÁSICAS:

O nome está fortemente relacionado com a forma física adquirida pelacarga, como pode ser visto nas figuras abaixo:

Figura 48 - Ligação Estrela e Ligação Triângulo.

CARGAS LIGADAS EM ESTRELA:

Cada bobina recebe a tensão entre fase e neutro.

Figura 49 - Cargas Ligadas em Estrela com neutro aterrado.


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52

1

4

2

6

3

5

1

4

2

5

3

6

Cargas em Estrela sem neutro(somente para sistemas perfeitamenteequilibrados), entretanto se não houver perfeito equilíbrio poderá ocasionar aqueima.

Figura 50 - Cargas Ligadas em Estrela sem neutro aterrado.

CARGAS EM TRIÂNGULO:

Cada bobina recebe a tensão entre fase e fase.

Figura 51 - Cargas Ligadas em ligação triângulo.


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53

6.1 ACIONAMENTO E PROTEÇÃO DE MOTORES

Por questão de segurança todos os motores fixos devem ter suascarcaças aterradas.

Os motores CA não devem, em freqüência nominal, ser energizados portensão diferente da nominal especificada pelo fabricante do motor, pois suacorrente nessas condições cresce e pode danificá-lo.

Os motores devem ser acionados por chave contatora, para que sualigação e desligamento se façam de forma eficiente.

Devem ser ligados através de fusíveis de proteção, contra curto-circuito, devidamente dimensionados.

6.2 PARTIDAS

Durante a partida a corrente pode atingir valores muito altos. Por isso,nos motores de maiores potência utilizam-se meios de aplicar às bobinasmenor valor de tensão durante a partida, a fim de se reduzir a corrente nessemomento.

Uma das formas de se conseguir essa redução é ligar as bobinas deforma que pudessem receber tensão maior que a de funcionamento. Porexemplo se o motor funciona em 220V, na partida este pode ser ligado emestrela, de forma que cada bobina receba 127V, e depois que o motor atinge

pelo menos 75% da rotação nominal as bobinas passam para ligação triângulo.Esta técnica de partida é chamada estrela triângulo, Υ/Δ.

Esta mesma técnica pode ser usada para o motor de 12 terminais quefunciona em 440V.

Os motores de maior porte, e por conseguinte maior custo, justificam a

utilização de relés de proteção, um para cada parâmetro protegido, como reléde sobrecorrente, de subtensão, de sobretensão, de falta de fase e desobretemperatura.

6.3 PARTIDA EM ESTRELA-TRIÂNGULO

sistema de partida no qual cada bobina do motor recebe inicialmente a

tensão entre fase e neutro (estrela) e posteriormente a tensão entre fase e fase(triângulo).


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54

M1

3~

F1 F2 F3

C1

R1

C3

C2

G

a2

a1

C1

C1B1

B2 C2

C2-

a2

a1

T1

a2

a1

C3

T1

a2

a1

C2

C3

C1

DIAGRAMA ELÉTRICO DE COMANDO DE UMA PARTIDAESTRELA/TRIÂNGULO.


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7 MOTORES ELÉTRICOS:

Os motores convertem alguma forma de energia em mecânica, derotação. Os motores elétricos convertem energia elétrica em mecânica ou mais

especificamente em torque ou conjugado.Os motores funcionam pela atração ou repulsão dos pólos magnéticos produzidos pelos eletroímãs dos quais são formados.

Podem se classificar, conforme sua alimentação, em motores de correntecontínua, motores de corrente alternada e motores universais.

7.1 MOTORES DE CORRENTE CONTÍNUA

São fabricados em modelos com e sem escovas.

Os motores de corrente contínua sem escovas podem ser simples, de doisterminais, ou mais complexos de vários terminais, denominados “motores depassos”.

Os motores CC sem escovas simples são muito utilizados, por exemploem ventiladores de computadores, por serem extremamente silenciosos eduráveis.

Os motores de passos podem ter seu eixo posicionado em passos oufrações da volta, de acordo com sua alimentação, que aliás é especial e

proveniente de circuitos eletrônicos que possibilitam não só o posicionamentodo eixo como também o controle do sentido e da velocidade de giro. Nos tiposusados nos ventiladores dos computadores a alimentação externa é por doisterminais mas internamente esta alimentação é distribuída a vários terminais.

Os motores elétricos de corrente contínua com escovas, apresentam tiposde grandes potências e grande facilidade de mudança em sua velocidade degiro, além de poderem girar nos dois sentidos bastando para isso que seinverta a polaridade de sua alimentação. Durante muito tempo os motores CCcom escovas eram a única opção nas aplicações onde grande torque e controle

de velocidade fossem necessários.

7.2 MOTORES DE CORRENTE ALTERNADA

Os motores de corrente alternada se classificam de acordo com osincronismo do rotor em relação ao campo do estator e de acordo com onúmero de fases que os alimentam.

Quanto ao sincronismo podem ser síncronos e assíncronos.

Os motores síncronos têm essa denominação por que seu rotor gira emvelocidade igual à do campo girante e apresentam as seguintes características:


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56

p120f

V=

Onde

V = velocidade em rotações por minuto (rpm)

f=freqüência da alimentação em hertz

= número de ólos do motor

A velocidade de seu eixo é constante e determinada pela freqüência darede de alimentação e pela sua constituição, independendo da carga.

Podem ser usados como geradores de energia elétrica desde que umoutro motor lhe gire o eixo.

Podem ser usados para correção de fator de potência, pois podem secomportar como capacitores ou como indutores de acordo com ajuste.

Os motores assíncronos têm essa denominação por que seu rotor,também denominado induzido, não acompanha a rotação do campo girante doestator, ficando o rotor com velocidade menor que o campo (por volta de 5%abaixo), sendo essa diferença de velocidade chamada de escorregamento.Apresentam baixo torque de partida.

A velocidade de rotação dos motores assíncronos é determinada pelafreqüência (aumentando a freqüência, aumenta a velocidade), pela suaconstituição e pela carga (por causa do escorregamento, aumentando a carga a

rotação diminui).

A velocidade de rotação do campo é:

São classificados em motores de rotor bobinado e rotor em curto oude gaiola. Apresentam a vantagem de ser de construção bem mais simplesque os síncronos e por isso mais baratos que aqueles.

Os motores com rotor bobinado apresentam anéis coletores nos quais sefaz, com escovas, a conexão do rotor com um reostato com o qual se controlao torque do motor, coisa útil para diminuir sua corrente de partida. Este motorexige manutenção para a limpeza e eventualmente troca das escovas e anéis.

Os motores de rotor em curto, que são os mais comuns, (usados em bombas d‟água de uso residencial, por exemplo) não têm anéis ou escovas eisso é uma grande vantagem pois exige baixa manutenção. Porém essesmotores não têm controle próprio de torque o que exige formas externas decontrolar sua corrente de partida, quando esses motores são de grandes

potências (acima de 5cv).Quanto ao número de fases o motor pode ser monofásico ou trifásicoO motor chamado de monofásico é alimentado através de dois

condutores.Embora chamado de monofásico, esse motor pode ser ligado a duas fases

ou a fase e neutro, desde que seja obedecida sua tensão nominal.


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57

Os motores monofásicos de maiores potências exigem a utilização decapacitores e/ou dispositivo interno de partida chamado chave centrífuga de

partida.Os motores monofásicos, de acordo com o número de terminais

acessíveis externamente, podem ter seu sentido de rotação invertido.Os motores trifásicos devem ser ligados, impreterivelmente, a três fases e

portanto através de três condutores. Não necessitam de capacitor nem de chave centrífuga de partida, o que

reduz a freqüência de manutenção.Os motores trifásicos podem, todos, ter o seu sentido de rotação

invertido, bastando para isso que se troquem, entre si, duas das três fases queos alimentam.

7.3 MOTORES UNIVERSAIS

São os utilizados em máquinas de pequeno porte que necessitem degrande torque de partida como é o caso das máquinas de furar portáteis,

batedeiras, liqüidificadores, enceradeiras, lixadeiras, máquinas de costuraentre outros.

São motores de escovas, por isso exigem manutenção para troca dessasescovas.

Esses motores podem ser alimentados tanto por tensão contínua quanto

por alternada, no entanto o valor de tensão contínua que os alimenta é beminferior ao de tensão alternada, pois neste caso o motor apresenta reatânciaalém da resistência.

7.4 LIGAÇÃO DE MOTORES TRIFÁSICOS

Os motores trifásicos podem apresentar 6 ou 12 terminais sendo cada parde terminais referente a uma bobina.

Os terminais são numerados como a seguir:


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58

Ligações em estrela ( Υ ) e em triângulo ( Δ )

Cada bobina do motor trifásico deve receber 220V em funcionamentonormal, exceto se for motor especial para alta tensão.

O motor de 6 terminais pode ser ligado em 220V ou em 380V;O motor, de 12 terminais pode ser ligado em 220V, 380V, 440V, ou

760V.A tensão com que se pode alimentar o motor depende da forma como são

associadas suas bobinas.Tal ligação pode ser estrela (Y) ou triângulo ( ) sendo que em triângulo

as bobinas recebem a tensão existente entre fases e em estrela as bobinasrecebem tal tensão dividida por 3.

As bobinas do motor de 6 terminais podem ser associadas em triângulo(para funcionar em 220V) ou em estrela (para funcionar em 380V ou para

partir em 220V).As bobinas do motor de 12 terminais podem ser ligadas de diversas

formas diferentes:Triângulo paralelo (220V) , estrela paralelo (380V), triângulo série

(440V) e em estrela série (760V).

Observe-se que em paralelo as tensões são as mesmas do motor de 6terminais e em série as tensões são dobradas.

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Motor de 6 terminais.

Motor de 12 terminais


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LIGAÇÃO DE MOTORES DE 6 TERMINAIS

Ligação em triângulo

Ligação em estrela

Terminais de alimentação: 1, 2 e 3

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=

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LIGAÇÃO DO MOTOR DE 12 TERMINAIS.

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220V 380V

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Triân ulo aralelo Estrela aralelo

Triân ulo série Estrela série


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8 INVERSORES DE FREQÜÊNCIA

O inversor de freqüência é um circuito eletrônico capaz de, recebendo

alimentação alternada, alimentar um motor com tensão de freqüência diferenteda original e com isso modificar a velocidade do motor assíncrono, queaumenta com o aumento da freqüência.

O inversor aumenta a freqüência de alimentação do motor no caso deaumento de carga e assim compensa o escorregamento, mantendo avelocidade.

Além de modificar a freqüência os inversores modificam também aamplitude da tensão, pois com a variação da freqüência há variação, emsentido contrário, tanto da corrente quanto do torque. Por isso o inversorcompensa a diminuição da freqüência com diminuição da tensão para limitar o

valor de corrente e, compensa o aumento de freqüência com aumento detensão para evitar a perda de torque.

Os inversores de freqüência modernos se baseiam em um componenteeletrônico chamado IGBT, um tipo de transistor bipolar com corrente decontrole de valor praticamente nulo, alta capacidade de condução da corrente

principal e de alta velocidade de comutação, o que lhe garante a possibilidadede desligar o motor em caso de curto antes que a corrente possa danificar afonte que alimenta o inversor ou o próprio inversor.

Nesses inversores de freqüência a tensão trifásica recebida é retificada efiltrada, produzindo tensão contínua que alimenta então um circuito inversor.O inversor produz as três fases que alimentarão o motor de forma que mesmoque falte uma das fases de alimentação do inversor o motor poderá continuar afuncionar, dependendo da potência exigida.

Os inversores de freqüência alimentam o motor trifásico com três fases produzidas eletronicamente de modo que, se na alimentação trifásica doinversor faltar uma fase, o motor continua recebendo as três fases para suaalimentação. A sofisticação do inversor de freqüência garante a proteção domotor contra sobre e subtensão, sobrecorrente, sobretemperatura mediantesensor e proteção contra falta de fase já comentada.

O inversor se encarrega também, é claro, do controle da corrente de partida.Com tais inversores de freqüência pode-se ainda fazer o motor partir ou

parar com aceleração predeterminada (mesmo com carga, pois o inversor para parar o motor não apenas tira a alimentação do motor, ele o alimentaadequadamente de modo a freá-lo).


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9 LABORATÓRIO

9.1 MOTOR MONOFÁSICO

1. Objetivo

Aplicação do motor monofásico.

2. Introdução Teórica Devido ao baixo preço e a robustez de um motor de indução, sua

aplicação faz necessário onde há uma rede elétrica trifásica, para produzir umcampo magnético rotativo são motores de pequenas potência com ligação

monofásica a dos fios. A partida é dada por meio de um enrolamento auxiliarao qual é ligado um capacitor em série, que provoca um defasamento dacorrente, fazendo o motor funcionar como bifásico. Um dispositivo centrífugodesliga o enrolamento auxiliar após ter atingido uma certa velocidade.

A inversão do sentido de rotação do motor monofásico, ocorre quando asligações do enrolamento auxiliar são invertidas, trocando o terminal número 6

pelo número 5, conforme esquema.

Figura 52 – Motor de indução monofásico.


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3. ESQUEMA MOTOR MONOFÁSICO EM 110 VOLTS

4. ESQUEMA MOTOR MONOFÁSICO EM 220 VOLTS


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5. Diagrama Principal Diagrama de Comando

6. Diagrama de inversão do motor monofásico.7. Diagrama Principal Diagrama de comando


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9.2 LIGAÇÃO SUBSEQUENTE AUTOMÁTICA DE MOTORES

1. Objetivo

Ligar o motor M1 e após um determinado tempo, acionar o motor M2utilizando um relé temporizado.

2. Introdução Teórica

Na ligação subsequente de motores, podemos acionar uma esteira, ponterolante ou um sistema automático industrial, a fim de desenvolver um produtodeterminado.

No caso de uma esteira o acionamento é dado por três motores M1, M2,M3. Se um dos motores é desligado, por exemplo devido a sobrecarga, todos

motores à frente deste, no sentido de condução, serão desligados; éinterrompido o fornecimento de carga à esteira, enquanto os motoresmontados anteriormente continuam a funcionar, transportando a carga até odescarregamento desta esteira.

3. Diagrama Principal


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9.3 INVERSÃO DO SENTIDO DE ROTACÃO

1. Objetivo

Comando de um motor nos dois sentidos de rotação.


A reversão automática utilizada para motores acoplados à máquina que partem em vazio ou com carga, esta reversão pode-se dar dentro e fora doregime de partida. A sua finalidade dentro de determinados processosindustriais tem-se necessidade da reversão do sentido de rotação dos motores

para retrocesso do ciclo de operação, como o caso de esteira transportadora.Os contatos para o movimento a direita e para a esquerda, estão

intertravados entre si, através de seus contatos auxiliares (abridores) evitandoassim curto - circuitos.


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9.4 LIGAÇÃO DE UM MOTOR TRIFÁSICO EM ESTRELA/ TRIÂNGULO

1. Objetivo Ligação em estrela e triângulo.


Sempre que possível, a partida de um motor trifasico de gaiola, deveráser direita, por meio de contatores. Deve ter-se em conta que para umdeterminado motor, as curvas de conjugados e corrente são fixas,independente da dificuldade da partida, para uma tensão constante.

Se a partida for em estrela, o motor acelera a carga até a velocidade, ouaproximadamente até 85% da rotação nominal. Neste ponto, a chave deverá

ser ligada em triângulo.


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AUTOMÁTICO MANUAL

9.5 COMANDO AUTOMÁTICO PARA DUAS VELOCIDADES(DAHLANDER)

1. Objetivo

diagrama de comando e variação de velocidade.


Variação de velocidade do motorConsegue-se variar a velocidade de rotação quando se trata de um motor

de rotor bobinado.Pode-se lançar mão de varias soluções para variar a velocidade do motor.As mais comuns são:Variação da intensidade rotórica da corrente, de modo a se obter variação

no desligamento. A energia correspondente ao deslizamento é recuperada edevolvida à rede após retornarem as características de ondulação nafreqüência da rede, o que é conseguido com o emprego de uma ponte detiristores;

- Variação da freqüência da corrente;Introdução de resistências externas ao rotor (reostato divisor de tensão)

para motores de pequena potência.


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9.6 ESCOLHA DO MOTORPara a escolha do motor pode-se observar o que indicam as tabelas abaixo.

TABELA 5. - Escolha do motor levando em conta a velocidade.

Corrente alternada Corrente contínua Velocidadeaproximadamenteconstante, desde a cargazero até a plena carga.

Velocidade semi-constanteda carga zero até a plenacarga

Motor de Indução síncrono Motor Shunt

Motor de indução comelevada resistência do rotor

Motor Compound

Velocidade decrescentecom o aumento de carga

Motor de indução com aresistência do rotorajustável

Motor Série

TABELA 6 - Características a Aplicações de Vários Tipos de Motor

Tipo Velocidade Conjugado dePartida

Emprego

Motor de Induçãode Gaiola, Trifásico

Aproximadamenteconstante

Conjugado baixo,corrente elevada

Bombas,ventiladores,máquinas eferramentas

Motor de Induçãode Gaiola comelevadoDeslizamento

Decrescerapidamente com acarga

Conjugado maior doque o do casoanterior

Pequenos guinchos, pontes rolantes,serras etc.

Motor RotorBobinado Com a resistênciade partida desligada,semelhante ao

primeiro caso. Coma resistênciainserida, avelocidade pode serajustada a qualquervalor, embora comsacrifício do

rendimento.

Conjugado maior doque os dos casosanteriores

Compressores de ar,guinchos, pontesrolantes, elevadoresetc.


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9.7 COMANDO AUTOMÁTICO PARA COMPENSADOR COM REVERSÃO

1. Objetivo

ligação de uma chave compensadora com reversão.


Sistema de comando elétrico que permite a partida de motores com tensãoreduzida e inversão do sentido de rotação. É utilizado para reduzir o pico dacorrente nos motores da partida.



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2. Diagrama de Comando e Auxiliar

9.8 COMANDO AUTOMÁTICO ESTRELA – TRIÂNGULO COM REVERSÃO

1. Objetivo ligação estrela - triângulo com reversão.

2. Introdução Teórica Sistema de comando elétrico que possibilite a comutação das ligações

estrela para triângulo, permitindo ainda a inversão dos sentidos de rotação domotor.


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9.9 COMANDO AUTOMÁTICO PARA DUAS VELOCIDADES COMREVERSÃO ( DAHLANDER )

1. Objetivo

ligação Dahlander com reversão.


É um sistema de comando elétrico aplicado a um motor com enrolamentoúnico tipo Dahlander. Suas pontas de saída permitem ligação em comum

pólos, ou yy com n/2 pólos, possibilitando a obtenção de 2 velocidades

diferentes, bem como duplo sentido de rotação tanto para V1 como em V2 .1. Diagrama Principal


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10 SIMBOLOGIA ELÉTRICA:

O trabalho relaciona as normas nacionais e internacionais dos símbolosde maior uso, comparado a simbologia brasileira (ABNT) com a internacional

(IEC), com a alemã (DIN) , e com a norte-americana (ANSI) visando facilitara modificação de diagramas esquemáticos, segundo as normas estrangeiras, para as normas brasileiras, e apresentar ao profissional a simbologia corretaem uso no território nacional.

A simbologia tem por objetivo estabelecer símbolos gráficos quedevem ser usados para, em desenhos técnicos ou diagramas de circuitos decomandos eletromecânicos, representar componentes e a relação entre estes. Asimbologia aplica-se generalizadamente nos campos industrial, didático eoutros onde fatos de natureza elétrica precisem ser esquematizadosgraficamente.

O significado e a simbologia estão de acordo com as abreviaturas das principais normas nacionais e internacionais adotadas na construção einstalação de componentes e órgãos dos sistemas elétricos.

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas atua em todas asáreas técnicas do país. Os textos de normas são adotados pelos órgãosgovernamentais (federais, estaduais e municipais) e pelas firmas. Compõem-se de Normas (NB), Terminologia (TB), Simbologia (SB), Especificações(EB), Método de ensaio e Padronização. (PB).

ANSI American National Standards Institute - Instituto de Normas dosEstados Unidos, que publica recomendações e normas em praticamente todasas áreas técnicas. Na área dos dispositivos de comando de baixa tensão temadotado freqüentemente especificações da UL e da NEMA.

10.1 SIGLA SIGNIFICADO E NATUREZA

CEE International Comission on Rules of the approval ofEletricalEquipment - Especificações internacionais, destinadas sobretudo ao

material de instalação.CEMA Canadian Eletrical Manufctures Association - AssociaçãoCanadense dos Fabricantes de Material Elétrico.

CSA Canadian Standards Association - Entidade Canadense de NormasTécnicas, que publica as normas e concede certificado de conformidade.

DEMKO Danmarks Elektriske Materielkontrol - AutoridadeDinamarquesa de Controle dos Materiais Elétricos que publica normas econcede certificados de conformidade.

DIN Deutsche Industrie Normen - Associação de Normas IndustriaisAlemãs. Suas publicações são devidamente coordenadas com as da VDE.

IEC International Electrotechinical Comission - Esta comissão éformada por representantes de todos os países industrializados.


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Recomendações da IEC, publicadas por esta Comissão, já são parcialmenteadotadas e caminham para uma adoção na íntegra pelos diversos países ou, emoutros casos, está se procedendo a uma aproximação ou adaptação das normasnacionais ao texto dessas normas internacionais.

JEC Japanese Electrotechinical Committee - Comissão Japonesa deEletrotécnica.

JEM The Standards of Japan Electrical Manufactures Association - Normas da Associação de Fabricantes de Material Elétrico do Japão.

JIS Japanese Industrial Standards - Associação de Normas IndustriaisJaponesas.

KEMA Kenring van Elektrotechnische Materialen - AssociaçãoHolandesa de ensaio de Materiais Elétricos.

NEMA National Electrical Manufactures Association - Associação Nacional dos Fabricantes de Material Elétrico (E.U.A.).

OVE Osterreichischer Verband fur Elektrotechnik - AssociaçãoAustríaca de Normas Técnicas, cujas determinações geralmente coincidemcom as da IEC e VDE.

SEN Svensk Standard - Associação Sueca de Normas Técnicas.UL Underwriters Laboratories Inc - Entidade nacional de ensaio da

área de proteção contra incêndio, nos Estados Unidos, que, entre outros,Realiza os ensaios de equipamentos elétricos e publica as suas prescrições.

UTE Union Tecnique de l‟Electricité - Associação Francesa de NormasTécnicas.

VDE Verband Deutscher Elektrotechniker - Associação de NormasTécnicas alemãs, que publica normas e recomendações da área de eletricidade.


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A seguir temos tabelas como os principais símbolos adotados pelasnormas internacionais.


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Documents

apostila_comandos_eletricos.pdf